Hoe ontstaat een waterhoos?

Het is een typisch verschijnsel richting het einde van de zomer en de herfst: waterhozen.

Maar hoe ontstaat een waterhoos precies? En is een waterhoos gevaarlijk? In dit artikel geven we antwoord op beide vragen 🙂

[toc]

[ad]

Wat is een waterhoos?

Op het moment dat we willen weten hoe een waterhoos ontstaat, moeten we eerst duidelijk hebben wat een waterhoos nu precies is. Net zoals in veel andere artikelen spelen de updraft en downdraft een grote rol, en in het bijzonder de updraft.

Een waterhoos met een karakteristiek draaikolkpatroon in de oceaan. De foto is gemaakt in de buurt van de Florida Keys door Joseph Golden (NOAA). Licentie: publiek domein.

Als we nog even teruggrijpen naar de definitie van de updraft, dan zien we het volgende:

De updraft is de omhooggaande stroom warme lucht die dient als voeding voor de bui. Dankzij de updraft blijft de bui in leven en kan deze zelfs verder groeien tot een serieuze onweersbui. Uiteraard is dat afhankelijk van de kracht van de updraft, die op zijn beurt weer afhankelijk is van een boel andere factoren.

Normaliter beweegt de lucht gewoon recht vanaf het aardoppervlak richting de basis van de bui. Dat is de updraft, die een aanzuigende werking heeft van het aard- of wateroppervlak richting de buienbasis. Maar bij een waterhoos gebeurt er iets anders. De updraft gaat om zijn eigen as draaien. Het gevolg is dat er een boel water mee omhoog kan worden gezogen, wat op zijn beurt mooie plaatjes oplevert – kijk maar naar de foto!

Ingrediënten voor een waterhoos

Vergelijk het ontstaan van een waterhoos een beetje met het bereiden van een maaltijd. Wil je die perfect maken (dus: de waterhoos laten ontstaan), dan moet je een verzameling ingrediënten in precies de goede hoeveelheid toevoegen. Vergeet je een ingrediënt, voeg je te weinig toe, of juist teveel, dan mislukt het gerecht.

En zo werkt het ook bij een waterhoos. Er is inmiddels behoorlijk wat onderzoek gedaan naar het ontstaan van waterhozen. Daaruit blijkt dat er verschillende ingrediënten nodig zijn voor het ontstaan van zo’n hoos:

• Een hoge watertemperatuur is bevorderlijk voor het ontstaan van zo’n hoos;
• Uiteraard is er ook een onweersbui nodig;
• Uit onderzoek blijkt dat windschering onderin de atmosfeer bijdraagt aan het ontstaan van een waterhoos;
• Net als windstoten aan het aardoppervlak.

Een hoge watertemperatuur

We zien waterhozen in ons eigen land veelal tegen het einde van de zomer en het begin van de herfst. Bij typische buien komen ze voor aan de Noordzeekust, maar ook op het IJssel- en Markermeer en de Waddenzee zijn ze vaak geziene gasten.

Waarom ze vooral in die periode voorkomen heeft een belangrijke oorzaak: de hoge watertemperatuur.

De zon, die in de lente en de zomer schijnt, heeft het water namelijk flink opgewarmd. Tijdens de herfst (en met name in september) is het water op zijn warmst. Dat komt doordat water wat minder makkelijk energie opneemt en loslaat dan lucht, waardoor de opwarming van water altijd wat achterloopt op de lucht. Precies waarom bij een mooie lentedag vroeg in het seizoen de zee dus nog ijskoud kan zijn!

Als gevolg van de afnemende zonkracht in de herfst neemt de temperatuur van de bovenluchten al wel af. Hierdoor kan de updraft, de stijgende beweging dus, veel sterker worden. En een sterkere updraft heeft een grotere aanzuigende werking, die op zijn beurt weer kan gaan draaien als aan de volgende voorwaarden wordt voldaan.

[ad]

Een onweersbui

Een waterhoos zit altijd vast aan een onweersbui. Deze cumulonimbuswolk, waarvan we de unieke vorm meestal van heinde en verre kunnen zien aankomen, is dus een absolute vereiste voor het ontstaan van een waterhoos.

Zoals we weten heeft zo’n bui op zijn beurt ook een vaste ingrediëntenlijst om te kunnen ontstaan:

• Er moet voldoende onstabiliteit aanwezig zijn in de atmosfeer. Voor waterhozen lijkt met name onstabiliteit onderin de atmosfeer van belang.
• Er moet een trigger zijn die de stijgende bellen met warme(re) lucht boven het zogeheten Level of Free Convection tilt. Dit LFC is het punt waarbij een bel stijgende lucht zonder ‘extra zetje’ verder kan stijgen.
• Verder is er ook vocht nodig en is wat dynamiek in de vorm van windschering een manier om de bui wat op te peppen.

Zonder bui dus geen voldoende sterke updraft, en dus ook geen waterhoos.

Windschering onderin de atmosfeer

Dan nu door naar de parameters waarvan wetenschappers vinden dat ze een rol hebben in het ontstaan van waterhozen. Windschering is één van de twee parameters. Zoals we al eerder uitlegden, is windschering een verandering van windrichting en/of windsnelheid met de hoogte. Dus: als je in een rechte lijn omhoog zou bewegen, en de wind zou van richting of van snelheid veranderen, dan is er sprake van windschering.

We onderscheiden dan ook richtingsschering van snelheidsschering. Je kunt vast raden wat er verandert op basis van de naam. Van snelheidsschering is vrijwel altijd wel sprake, omdat in bijna ieder geval de wind met de hoogte toeneemt.

Grafisch ziet dergelijke schering er als volgt uit:

Met name richtingsschering lijkt van belang te zijn voor het ontstaan van waterhozen. En, niet gek aangezien zo’n hoos aan de onderkant van de bui voorkomt, lijkt vooral windschering in de onderste lagen van de atmosfeer het ontstaan van hozen te bevorderen. Een veranderende windrichting met de hoogte kan er namelijk voor zorgen dat er een soort ‘draaikolkbeweging’ ontstaat. En dat is natuurlijk precies wat er nodig is voor het ontstaan van zo’n hoos.

[ad]

Windstoten

De tweede parameter waarvan wetenschappers vinden dat hij bijdraagt aan het ontstaan van waterhozen is windstoten. Deze windstoten zien we met name aan de onderkant van de atmosfeer, in de buurt van een bui. Ze ontstaan op het moment dat er een stroom koude lucht uit de bui naar beneden beweegt. Elementen op het aardoppervlak kunnen er vervolgens voor zorgen dat de wind alle hoeken op beweegt. Tegelijkertijd kan dat ook boven water gebeuren, bijvoorbeeld als twee ongeveer gelijk bewegende windstoten uit verschillende delen van de bui op elkaar ‘botsen’. De lucht moet dan toch ergens naartoe, en dat is vaak opzij, naar boven of naar onderen!

Dankzij dit patroon kan de wind zich ook met een vergelijkbare draaiing gaan voortbewegen, waarna dezelfde ‘draaikolkbeweging’ ontstaat.

Verschillende waterhozen. Bron: NOAA, licentie: publiek domein.

Wat gebeurt er vervolgens?

Als aan de checklist wordt voldaan, dan zien we dus het volgende:

1. Dankzij een onweersbui is er een voldoende sterke updraft aanwezig;
2. Windstoten zorgen ervoor dat er wat draaiing plaatsvindt onderin de atmosfeer;
3. Windschering onderin de atmosfeer zorgt voor hetzelfde.

De kleine draaikolkbeweging kan doorgroeien naar een heuse draaikolk, waarna de ‘updraft’ om zijn eigen as gaat draaien. In tegenstelling tot wat de meeste mensen denken, begint dat niet aan de bovenkant van de wolk. Door naar de levenscyclus van de bui…

De levenscyclus van de waterhoos

De waterhoos heeft dus een vrij unieke levenscyclus. Het gaat kort gezegd om de volgende vijf stappen:

1. Er vormt zich een donkere spot op het wateroppervlak. Het is een soort ‘draaikolkje’ op het wateroppervlak;
2. Vervolgens vormt zich een spiraalpatroon op het wateroppervlak. Dat is vooral op de eerste foto goed terug te zien!
3. Aan de onderkant vormt zich een soort ‘ring’ met opspattend water. Het is het begin van de zichtbare waterhoos;
4. Deze ring groeit steeds verder verticaal door. Op den duur is de gehele slurf zichtbaar;
5. Vallen de juiste omstandigheden weg, dan wordt de waterhoos op den duur zwakker waarna hij uit elkaar valt.

Dat ziet er zo uit:

Het verschil met een tornado

Veel mensen denken dat een waterhoos hetzelfde is als een tornado. Dat is echter niet zo. Een tornado ontstaat namelijk onder een supercel, terwijl een windhoos net als een waterhoos dat niet hoeft te doen.

Maar wat is een supercel?

Dat is een bui waarbij zowel de updraft als de downdraft, en dus feitelijk de gehele bui, om zijn eigen as draait. Dat kan gebeuren wanneer er een enorme hoeveelheid windschering staat waardoor een uiterst krachtige cumulonimbus kan doorgroeien naar supercel.

Zoiets heet een mesocycloon.

Supercellen komen vrijwel alleen voor in situaties waarin er al krachtig onweer verwacht wordt.

Op het moment dat de updraft om zijn as draait, kan deze eenzelfde draaikolkbeweging veroorzaken als bij een waterhoos. Maar omdat het daar om een krachtige onweersbui gaat, zijn de destructieve effecten veel groter.

[ad]

Is een waterhoos gevaarlijk?

Een waterhoos ontstaat bij een ‘normale’ cel. Het is dus daadwerkelijk verschillend van een tornado en is een stuk minder verwoestend.

Tegelijkertijd is een waterhoos niet geheel ongevaarlijk. Hoewel we amper in het nieuws horen dat er gewonden zijn gevallen, kunnen waterhozen toch schade veroorzaken aan zeilboten en binnenvaartschepen.

Ons advies is dan ook om bij een waterhoos uit de buurt te blijven. Vaar er vooral niet in. Maar op het moment dat je ‘m wel treft, hoef je ook niet in paniek te raken.

We hopen dat je hebt geleerd over waterhozen & dat je denkt ‘oh ja!’ als je straks in het najaar hoort dat er veel hozen zijn gespot. We horen je reactie graag in de discussiebox hieronder! 🙂

Referenties

• Van Den Broeke, M. S., & Van Den Broeke, C. A. (2015). Polarimetric Radar Observations from a Waterspout-Producing Thunderstorm. Weather and Forecasting, 30(2), 329–348. https://doi.org/10.1175/waf-d-14-00114.1
• Simpson, J., Morton, B. R., McCumber, M. C., & Penc, R. S. (1986). Observations and Mechanisms of GATE Waterspouts. Journal of the Atmospheric Sciences, 43(8), 753–783. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1986)043<0753:oamogw>2.0.co;2